Эмпирический вывод уравнения Менделеева-Клайперона

Интенсивность исследований газа усиливается с XVII века. Так, немцу Отто фон Герике принадлежит изобретение вакуумного насоса. Устройство позволяло откачивать воздух из герметичных сосудов.

Открытие взаимосвязи объема и давления газа в разные года независимо друг от друга совершили английский физик Роберт Бойль (в 1662 году) и француз Эдм Мариотт (в 1676 году).

Математически эту зависимость можно выразить следующим образом:

PV = const

т. е. при постоянных температуре и массе газа произведение давления газа (Р) на его объем (V) постоянно.

Через преобразование формулы вычислим давление:

P = const/V

т. е. давление обратно пропорционально объему, который занимает газ.

Закон Жака Гей-Люссака

Первые соотношения между температурой и давлением газа обнаружил французский ученый Гийом Амонтон в 1695 году, однако конкретные опыты были проведены только век спустя. В результате этих экспериментов в 1807-ом был открыт закон Жозефа Гей-Люссака.

Аналогичную параллель незадолго до Гей-Люссака обнаружил и французский ученый Жак Шарль.

Закон Жака Шарля: при неизменных массе и давлении газа его объем пропорционален его температуре.

Молекулярный закон Амадео Авогадро

Амадео Авогадро в 1811 года сформулировал закон, согласно которому в равных объемах различных газов, взятых при одинаковых температурах и давлениях, содержится одинаковое количество молекул. При этом важно отметить, что речь идет именно об одном количестве молекул: их масса может быть различной.

Подтверждение теоретической базе итальянский ученый нашел в многочисленных экспериментах с газами, состоящими из различных химических веществ, и в наблюдениях за реакциями, в которых газы превращались друг в друга.

Общий закон Бенуа Поль Клайперона

Работу по обобщению вышеперечисленных законов проделал французский физик и инженер Бенуа Поль Клайперон. Уравнение состояния идеального газа, по Клайперону, выглядит следующим образом:

PV = Кг Т

при этом величину Кг следовало определить для каждого газа отдельно.

Завершающий вклад в формулировку уравнения состояния газа внес Д. И. Менделеев. Обработанное им уравнение выглядит так:

PV = Nk B T

т. е. произведение давления на объем равно произведению количества молекул газа на постоянную Больцмана и на температуру газа.